Разработка технологии получения медицинской терапевтической биодеградируемой системы в виде полимерных микроигл для доставки белковых препаратов

Введение. Растворяющиеся полимерные микроиглы являются перспективной системой доставки лекарственных препаратов, в частности вакцин. Однако до сих пор существуют проблемы при разработке оптимальной масштабируемой технологии их изготовления.

Цель. Разработать масштабируемую технологию изготовления полимерных растворяющихся микроигл, которая позволит максимально сохранить белковые препараты в производственном процессе.

Материалы и методы. Для изготовления микроигл использовался метод отлива из растворителя в мастер-формы из полиэтилентерефталата со сквозными микрополостями конической формы. В качестве материала микроигл использовался водный раствор, содержащий 20 % масс. об. пуллулана и 3 % масс. об. поливинилового спирта. В качестве модельного белка использовался препарат человеческого сывороточного альбумина.

Результаты и обсуждение. В ходе работы были подобраны оптимальные режимы заполнения мастер-формы и сушки микроигл, позволяющие максимально сохранить белковый препарат в составе микроигл в процессе производства.

Заключение. Разработанная технология изготовления полимерных растворяющихся микроигл может быть масштабирована, так как не содержит лимитирующих стадий производства, и использоваться для производства систем доставки вакцин.

1. Kulkarni D., Gadade D., Chapaitkar N., Shelke S., Pekamwar S., Aher R., Ahire A., Avhale M., Badgule R., Bansode R., Bobade B. Polymeric microneedles: an emerging paradigm for advanced biomedical applications. Scientia Pharmaceutica. 2023;91(2):27. DOI: 10.3390/scipharm91020027.

2. Nguyen H. X., Nguyen C. N. Microneedle-mediated transdermal delivery of biopharmaceuticals. Pharmaceutics. 2023;15(1):277. DOI: 10.3390/pharmaceutics15010277.

3. Phoka T., Thanuthanakhun N., Visitchanakun P., Dueanphen N., Wanichwecharungruang N., Leelahavanichkul A., Palaga T., Ruxrungtham K., Wanichwecharungruang S. Detachable-dissolvable-microneedle as a potent subunit vaccine delivery device that requires no cold-chain. Vaccine: X. 2023;15:100398. DOI: 10.1016/j.jvacx.2023.100398.

4. Vander Straeten A., Sarmadi M., Daristotle J. L., Kanelli M., Tostanoski L. H., Collins J., Pardeshi A., Han J., Varshney D., Eshaghi B., Garcia J., Forster T. A., Li G., Menon N., Pyon S. L., Zhang L., Jacob-Dolan C., Powers O. C., Hall K., Alsaiari S. K., Wolf M., Tibbitt M. W., Farra R., Barouch D. H., Langer R., Jaklenec A. A microneedle vaccine printer for thermostable COVID-19 mRNA vaccines. Nature Biotechnology. 2024;42(3):510–517. DOI: 10.1038/s41587-023-01774-z.

5. Feng Y.-X., Hu H., Wong Y.-Y., Yao X., He M.-L. Microneedles: an emerging vaccine delivery tool and a prospective solution to the challenges of SARS-CoV-2 mass vaccination. Pharmaceutics. 2023;15(5):1349. DOI: 10.3390/pharmaceutics15051349.

6. Lee I.-C., Lin W.-M., Shu J.-C., Tsai S.-W., Chen C.-H., Tsai M.-T. Formulation of two-layer dissolving polymeric microneedle patches for insulin transdermal delivery in diabetic mice. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2017;105(1):84–93. DOI: 10.1002/jbm.a.35869.

7. Chen H., Wu B., Zhang M., Yang P., Yang B., Qin W., Wang Q., Wen X., Chen M., Quan G., Pan X., Wu C. A novel scalable fabrication process for the production of dissolving microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2019;9(1):240–248. DOI: 10.1007/s13346-018-00593-z.

8. Zolotareva M. S., Kedik S. A., Kobysh A. N., Kondratenko V. S., Panov A. V., Shygapov A. E. Laser producing of microcavities for manufacturing dissolving polymeric microneedles. Instruments. 2022;4:37–41. (In Russ.)

9. Pignataro M. F., Herrera M. G., Dodero V. I. Evaluation of peptide/protein self-assembly and aggregation by spectroscopic methods. Molecules. 2020;25(20):4854. DOI: 10.3390/molecules25204854.

10. McCrudden M. T. C., Alkilani A. Z., Courtenay A. J., McCrudden C. M., McCloskey B., Walker C., Alshraiedeh N., Lutton R. E. M., Gilmore B. F., Woolfson A. D., Donnelly R. F. Considerations in the sterile manufacture of polymeric microneedle arrays. Drug Delivery and Translational Research. 2015;5:3–14. DOI: 10.1007/s13346-014-0211-1.